PLCC-2 スーパーレッドLED データシート - 2.0x1.25x0.8mm - 電圧 2.0V - 電力 40mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、PLCC-2（Plastic Leaded Chip Carrier）パッケージを採用した高輝度表面実装スーパーレッドLEDの技術仕様を詳細に説明します。主に要求の厳しい車載インテリア用途向けに設計されており、信頼性の高い性能と業界標準への準拠を兼ね備えています。コンパクトなフォームファクタと堅牢な構造により、車室内のスペース制約がありながらも重要な照明機能に適しています。

本LEDの中核的な利点は、均一な照明を実現する120度の広い視野角、標準20mA駆動電流における代表光度600ミリカンデラ（mcd）、そしてAEC-Q102、RoHS、REACH、ハロゲンフリー要件などの厳格な自動車及び環境規格への準拠です。これらの組み合わせにより、車載環境において長寿命と高性能を求める設計者にとって信頼性の高い選択肢となっています。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・電気的特性

主要な動作パラメータは、LEDの性能範囲を定義します。順方向電流（IF）の代表動作点は20mAで、最小5mA、絶対最大定格は50mAです。20mA時における代表順方向電圧（VF）は2.0Vで、最小1.75Vから最大2.75Vの範囲にあります。この低電圧動作は効率的な電力使用に寄与します。

主要な測光出力は、標準試験条件下で代表光度（IV）600 mcd（最小450 mcd、最大1120 mcd）によって特徴付けられます。発光はスーパーレッドスペクトルで、代表主波長（λd）は代表値630 nm（627 nmから639 nmの範囲）です。120度（許容差±5°）の広い視野角は、パネルやインジケータ照明に不可欠な、広く均一な光分布を保証します。

2.2 熱特性及び絶対最大定格

熱管理はLEDの長寿命にとって重要です。本デバイスは2つの熱抵抗値を特徴とします：実測熱抵抗（Rth JS real）は160 K/W（最大）、電気的熱抵抗（Rth JS el）は125 K/W（最大）です。これらの値は、接合部からはんだ付け点までの消費電力1ワットあたりの温度上昇を示しています。

絶対最大定格は、永久損傷を防ぐために超えてはならない動作限界を定義します。最大許容損失（Pd）は137 mWです。デバイスは、非常に低いデューティサイクル（0.005）でパルス幅≤10 μsのサージ電流（IFM）100 mAに耐えることができます。接合部温度（TJ）は125°Cを超えてはならず、動作・保管温度範囲は-40°Cから+110°Cと規定されており、車載用途への適合性が確認されています。ESD耐性（HBM）は2 kVと定格されています。

3. 性能曲線分析

3.1 スペクトル特性及び電流-電圧特性

相対スペクトル分布グラフは、630 nm付近を中心とした狭く尖った発光曲線を示しており、高純度レッドLEDの特徴です。順方向電流対順方向電圧（IF-VF）曲線は、ダイオードの指数関数的特性を示しています。相対光度対順方向電流グラフは、代表的な20mA点までは電流にほぼ比例して光出力が増加し、より高い電流では熱効果の増加により徐々に飽和する様子を示しています。

3.2 温度依存性

温度に対する性能は重要な設計上の考慮事項です。相対光度対接合部温度のグラフは負の相関を示しており、温度が上昇すると光出力が減少します。これはLEDの典型的な挙動です。逆に、順方向電圧は負の温度係数を示し、接合部温度の上昇に伴って直線的に減少します。主波長も温度とともにシフトし、一般的には接合部が高温になるにつれて増加（赤方偏移）します。これらの曲線は、一貫した輝度と色を維持するための温度補償回路を設計する上で不可欠です。

3.3 デレーティング及びパルス動作

順方向電流デレーティング曲線は信頼性にとって重要です。これは、はんだパッド温度（TS）に基づいて許容される最大連続順方向電流を規定します。例えば、はんだパッド温度110°Cでは、最大許容連続電流は35mAです。このグラフはまた、最小動作電流5mAも規定しています。許容パルス処理能力チャートはパルス動作のためのガイダンスを提供し、様々なパルス幅とデューティサイクルに対する許容ピークパルス電流を示しており、マルチプレクシングやPWM調光アプリケーションに有用です。

4. ビニングシステムの説明

本LEDは、生産ロットの一貫性と設計マッチングを確保するために、3つの主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

4.1 光度ビニング

光度は、L1（11.2-14 mcd）からGA（18000-22400 mcd）までの英数字ビンに分類されます。この特定の型番（65-21-SR0200H-AM）では、可能な出力ビンが強調表示されており、U1（450-560 mcd）およびU2（560-710 mcd）の範囲内に収まり、代表値600 mcdの仕様と一致しています。これにより、設計者は必要に応じてより厳しい輝度公差を持つ部品を選択することができます。

4.2 主波長ビニング

主波長は4桁のコードを使用してビニングされます。ビンは459 nmから639 nmまでの広いスペクトルをカバーします。このスーパーレッドLEDに関連するビンは627-639 nmの範囲で強調表示されており、具体的にはコード2730（627-630 nm）、3033（630-633 nm）、3336（633-636 nm）、3639（636-639 nm）をカバーします。これにより、異なる生産ロット間での色の一貫性が確保されます。

4.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、最小および最大電圧を0.1V単位で表す4桁のコードを使用してビニングされます。ビンの範囲は1012（1.00-1.25V）から2730（2.70-3.00V）までです。代表値VFが2.0VのこのLEDでは、関連するビンはおそらく1720（1.75-2.00V）および2022（2.00-2.25V）です。電圧ビンを一致させることで、並列アレイにおける電流制限回路の設計を簡素化できます。

5. 機械的仕様及びパッケージ情報

LEDは標準的なPLCC-2表面実装パッケージに収められています。機械図（機械的寸法セクション参照により暗示）は、通常、対向する両側に2本のリードを有するパッケージを示します。重要な寸法には、全長、全幅、全高、リード間隔、および成形レンズのサイズ/位置が含まれます。本パッケージは、大量生産の電子機器製造で一般的に使用される自動ピックアンドプレースおよびリフローはんだ付けプロセスとの互換性を考慮して設計されています。

6. はんだ付け及び実装ガイドライン

6.1 リフローはんだ付けプロファイル

データシートでは、リフローはんだ付け温度は最大260°C、30秒間と規定されています。これはリード/はんだ接合部で測定されたピーク温度を指します。通常、熱衝撃を防止し、LEDの内部構造やエポキシレンズを損傷することなく信頼性の高いはんだ接合を確保するための、予熱、ソーク、リフロー、冷却の各段階を概説した推奨リフロープロファイルが提供されます。

6.2 推奨はんだパッドレイアウト

適切な機械的安定性とはんだフィレット形成を確保するために、推奨はんだパッドフットプリントが提供されます。このパッド設計は、LEDの熱パッド（存在する場合）またはリードからプリント基板（PCB）へのはんだ接合部の強度と熱伝達経路を最適化します。このレイアウトに従うことは、製造歩留まりと長期信頼性にとって不可欠です。

6.3 使用上の注意点

一般的な注意事項としては、取り扱い時に鋭利な工具の使用を避け、レンズやリードの損傷を防止することが含まれます。保管は、MSL（Moisture Sensitivity Level）レベル3の定格に従い、乾燥した静電気防止環境で行う必要があります。これは、リフローはんだ付け前にフロアライフを超えて大気環境に曝された場合、部品をベーキングする必要があることを意味します。高強度の紫外線や特定の化学薬品への直接曝露も避けるべきです。

7. アプリケーション提案

7.1 代表的なアプリケーションシナリオ

PDFに示されている通り、主なアプリケーションは車載インテリア照明です。これには、ダッシュボードスイッチ、ドアハンドル、ギアシフトインジケータ、オーディオシステムコントロール、およびアンビエント照明の照明が含まれます。2番目の主要アプリケーションはクラスター照明であり、インジケータクラスターやダッシュボード計器を指し、アイコン、針、警告記号に対する一貫性のある信頼性の高いバックライトが必要とされます。

7.2 設計上の考慮事項

このLEDを使用して設計する際には、以下を考慮してください：常に直列電流制限抵抗または定電流ドライバを使用して順方向電流を設定します（代表輝度の場合は通常20mA）。抵抗値またはドライバ出力電圧を計算する際には、順方向電圧ビンとその公差を考慮に入れてください。特に密閉空間や高周囲温度では熱管理を考慮し、デレーティング曲線を使用して最大駆動電流を調整します。複数のLEDにわたる均一な照明のためには、同じまたは隣接する光度および波長ビンから部品を選択してください。広い視野角により、多くの拡散照明アプリケーションでは二次光学系の必要性が低減されます。

8. 技術比較及び差別化

一般的な非車載用PLCC-2 LEDと比較して、この部品の主な差別化要因はその正式な認定です。AEC-Q102認定は、車載用途における個別光電子デバイス向けに定義された一連のストレステスト（高温動作寿命、温度サイクル、耐湿性など）に合格したことを意味します。耐腐食性クラスB1定格は、一部の車載環境に存在する可能性のある硫黄などの腐食性ガスに対する強化された耐性を示しています。120度の広い視野角と代表値600mcdの光度の組み合わせは、インテリア用途において輝度と拡散性の良いバランスを提供します。

9. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: より明るくするために、このLEDを30mAで駆動できますか？

A: 絶対最大定格は50mAですが、代表動作電流は20mAです。30mAでの駆動は可能ですが、接合部温度が上昇し、光束維持率の低下が加速されます。アプリケーションのはんだパッド温度に基づくデレーティング曲線を参照し、接合部温度が125°Cを下回ることを確認する必要があります。

Q: 実測熱抵抗と電気的熱抵抗の違いは何ですか？

A: 実測熱抵抗（Rth JS real）は物理的な温度センサーを使用して測定されます。電気的熱抵抗（Rth JS el）はLEDの順方向電圧温度係数を使用して計算されます。設計目的では、より保守的（高い）値、この場合は160 K/Wを、最悪ケースの熱解析に使用すべきです。

Q: 逆方向保護ダイオードは必要ですか？

A: データシートには、デバイスは逆方向動作用に設計されていないと記載されています。逆方向電圧を印加すると損傷する可能性があります。逆方向電圧が印加される可能性のある回路（例：車載のロードダンプシナリオ）では、直列ダイオードやTVSダイオードなどの外部保護を強く推奨します。

10. 実践設計事例

10個の同一インジケータを有する車載空調制御パネルのバックライトを設計する場合を考えます。各インジケータは1個のLEDを使用します。供給電圧は車両の公称12Vシステムです。長寿命を確保するため、設計目標は最大はんだパッド温度85°Cとします。デレーティング曲線から、85°Cでは最大連続電流は約45mAです。LEDあたり15mAの安全な動作点を選択することでマージンを確保し、熱ストレスを低減します。代表値VFが2.0Vの場合、12V電源における各LEDに必要な直列抵抗値は（12V - 2.0V）/ 0.015A = 667 Ω（標準値680 Ωを使用）です。抵抗あたりの消費電力は（10V）^2 / 680Ω ≈ 0.147Wなので、1/4W抵抗で十分です。色と輝度の均一性を確保するために、調達時に同じ光度ビン（例：U1）および主波長ビン（例：2730）からのLEDを指定します。

11. 動作原理

これは発光ダイオード（LED）、すなわち半導体p-n接合デバイスです。接合部の内蔵電位を超える順方向電圧が印加されると、電子と正孔が接合部を横切って注入されます。これらの電荷キャリアが再結合する際に、エネルギーが光子（光）の形で放出されます。半導体層の特定の材料組成（レッドLEDでは通常アルミニウムガリウムヒ素 - AlGaAsベース）が、発光の波長（色）を決定します。PLCC-2パッケージは半導体チップを封止し、機械的保護を提供し、120度の視野角を実現するために光出力を整形する成形エポキシレンズを組み込み、電気接続と放熱のためのリードを提供します。

12. 業界動向

車載インテリア照明のトレンドは、より高い統合度、スマートな制御、強化されたユーザーエクスペリエンスに向かって続いています。LEDは、機能性のためだけでなく、雰囲気作りやブランディングのためにますます使用されています。これにより、より高い効率（ワットあたりのルーメン）、一貫した外観のためのより厳密な色・輝度ビニング、そしてより長い車両保証期間に合わせた強化された信頼性指標を備えたLEDへの需要が高まっています。また、回路設計を簡素化し、動的照明効果のための個別アドレス指定などの高度な機能を可能にする、内蔵ドライバまたは制御IC（iC-LEDなど）を備えたLEDの統合も増えています。ここで説明する部品は、その車載認定と一貫した性能により、この進化するエコシステムの基盤層に適合し、シンプルなものから複雑なものまでの照明システムに対して信頼性の高い光源を提供します。